喀土穆炼油厂石油焦发电项目大气污染物排放特性研究

喀土穆炼油厂石油焦发电项目大气污染

物排放特性研究

关键词：喀土穆炼油厂，石油焦，CFB燃烧，循环流化床，大气污染物排放

1.喀土穆炼油厂石油焦的基本特性

苏丹喀土穆炼油厂石油焦的主要特点是挥发份低、含硫量低、含碳量高、热值高，易破碎，基本无灰分，含有钒、镍等重金属和钾、钠等碱金属，多孔隙结构，属海绵焦。与我国大庆油田的石油焦相近。

2.石油焦在循环流化床锅炉中燃烧大气污染物排放特性实验

2.1试验台

此实验采用西北电力有限公司的1MWth CFBC 试验台，该试验台运行控制系统与实际的CFB锅炉较为相似，此锅炉主床净高度23.10米，接近CFB锅炉实际工况的炉膛的高度。所以在该试验台上试验的结果应该能够比较真实地反映苏丹喀土穆的石油焦在实际锅炉中的燃烧的工况，通过测量烟气中SO2、NOx等大气污染物排放值进行准确的记录与系统的分析。

2.2烟气成分分析系统

1MW

th

CFBC 试验台采用在线烟气分析系统，本系统的烟气分析仪包括

NGA2000、BINOS1004、PMA-10等。可以对烟气中的O

2、CO

2

、CO、SO

2

、NO

2

、NO、

N

2

O等气体成份进行在线测量。

2.3试验台试烧工况

实际试烧试验工况与编号

1.

T=880℃ Ca/S=0焦沙比=7:3 2.

T=900℃ Ca/S=0焦沙比7:3 3.

T=930℃ Ca/S=0焦沙比=7:3 4.

T=880℃ Ca/S=0焦沙比=8:2 5.

T=900℃ Ca/S=0焦沙比=8:2 6.

T=930℃ Ca/S=0 焦沙比=8:2 7.

T=930℃ Ca/S=0焦沙比=9:1 8.

T=900℃ Ca/S=0焦沙比=9:1 9.

T=880℃ Ca/S=0焦沙比=9:1 10.

T=930℃ Ca/S=0焦沙比=9:1 11.

T=900℃ Ca/S=0焦沙比=9:1 12.

T=930℃ Ca/S=2.0焦沙比=9:1

3.石油焦在CFB锅炉中燃烧大气污染物排放特性总结

3.1SO

2

的排放

燃料灰中一般含有一定的CaO成分，这部分CaO对燃料燃烧生成的SO

2

有一定脱硫能力，燃料中的硫有一部分是以硫酸盐等高度稳定的在流化床燃烧温度下

不能分解的形式存在，另外燃料灰中还有诸多多孔介质一类对SO

2

有一定吸附作

用，因此SO

2

的实际排放浓度低于以全硫计算的理论排放浓度，这种现象称为燃

料的自脱硫。定义燃料自身钙硫摩尔比K

s，self

为：

式中，CaO为煤灰中CaO质量百分含量（％）。

石油焦的CaO含量为26.35%，自身钙硫摩尔比（K

s，self

）分别为2.19，相对较高。燃料的自身钙硫摩尔比与燃料的灰份、CaO含量和硫含量有关。已有的

试验燃料试烧结果证明： K

s，self

较高燃料的自脱硫效率一般较高，具体数值还

需通过具体的试烧确定。总之，在不投脱硫剂(石灰石或石灰)条件下，SO

2

的实际

排放浓度低于以全硫计算的SO

2

理论排放浓度。

应当说明的是，试验中添加石灰的钙硫摩尔比(Ca/S)定义为所掺入石灰与燃

料含硫量（全硫）的摩尔比例，不考虑煤自身的钙硫摩尔比(K

s，self

)，也不考虑煤中不可燃硫的因素，加入石灰后的脱硫效率，是包含由自脱硫效应引起的CFB 锅炉的总脱硫效率。

为了对不同煤的自脱硫效率和石灰石脱硫效率有一个比较，通常假定煤的全

硫全部生成SO

2，这样脱硫效率η

s

可定义为：

其中，SO

2是折算到6%O

2

干烟气条件下实测的SO

2

浓度，V

gy

是1kg燃料在过量

空气系数为1.4（6%O

2

）条件下的干烟气量。

试验用苏丹石油焦的全硫为0.30%，属于极低硫燃料。灰成分中CaO含量较

高为26.35%，自身钙硫摩尔比（K

s，self

）为2.19，较高。试烧试验测得混合燃

料在900℃，石油焦含量为90%时的自脱硫效率为78.14%，SO

2

排放浓度为

37.64ppm（标，6%O

2

）。当温度靠近880℃，自脱硫效率还能进一步提高，如混合燃料在880℃，石油焦含量为10％时的自脱硫效率为78.83%。由于河沙中的CaO含量极低，对混合燃料的自身钙硫摩尔比基本没有影响，因此添加河沙对混

合燃料的自脱硫效率没有明显的影响。由于石油焦含硫极低，燃烧排放的SO

2

本

身就保持在一个较低的水平，脱硫剂的加入，对减少SO

2

排放的影响不大。

燃烧温度在860℃～890℃时达到最高的脱硫效率（如图3-1、3-2所示），

温度的变化对SO

2

排放和脱硫效率也有着重要影响，所以在实际的锅炉设计时应考虑的因素，选择合适的运行温度，既能保证燃烧效率，又可以节约运行成本，降低环境污染。

通过以上的分析可以看出，此石油焦混合燃料采用CFB燃烧方式，在不添加

石灰石的情况下，烟气中SO

2

排放能达到中国行业标准和美国标准的环保要求水平，因此可以节省去烟气脱硫设备的投资。

3.2NOx的排放

NO

x （NO和NO

2

）的排放主要为NO的排放。影响NO排放的主要因素为：

1.

煤质特性；

2.

床温；

3.

过量空气系数；